惯性质量与引力质量究竟是否相等？

质量是物质最基本的属性之一。牛顿最早对质量下的定义是：“质量是用密度和体积一起来量度的。”然而密度本身的定义已包含了质量的概念，因此牛顿的这种定义方法陷入了自相矛盾的逻辑循环之中。

那么应怎样对“质量”下一科学的定义呢？从辩证唯物主义观点来看，质量与其它物理量之间是密切联系的，反映这种联系的客观规律有：牛顿第二定律、万有引力定律、质能联系定律等。因此质量的定义可从这些客观规律中找到依据。

被牛顿发现并总结出来的两个都包含质量概念而彼此独立的力学定律是牛顿第二定律和万有引力定律。这两个定律从不同方面反映了物质的某种属性。从这两个定律出发可分别对质量下不同的定义。从牛顿第二定律出发，由F＝ma，质量定义为“物体惯性大小的量度”，即对不同物体施以同样大小的力，根据它们获得加速度的大小来确定质量的大小，获得加速度大的物体质量小，获得加速度小的物体质量大。这种测定质量的方法是根据惯性的大小来量度的，因此称为“惯性质量”。

另外，从万有引力定律出发，也可以通过F、M定义质量。如果把M造作为引力源，则M地越大，引力越大，因此质量是产生引力场的能力的量度。另一方面，M地越大时引力也越大，所以从这个角度看，质量又是受引力场作用能力的量度。因此引入“引力质量”的概念来定义物体产生引力场与受引力场，作用的能力大小的量度。

显然，引力与惯性在物理本性上是完全不同的。爱因斯坦曾非常生动地以地球与石头间的引力为例来说明这一点，他说：“地球以重力吸石头而对其惯性质量毫无所知。地球的‘召唤’力与引力质量有关，而石头所‘回答’的运动则与惯性质量有关。”因此就出现了这样一个问题：物体的引力质量与惯性质量是否确实相同？两者既然表现于同一物体，那么它们之间必然存在着某种联系。要找到这种联系，可将牛顿第二定律与万有引力定律结合起来用于同一物体，并用实验来检验两者是否相同。

1909年，厄阜设计了一个测量引力精确度达到十亿分之五的仪器，他发现在他的仪器精度内，相等的惯性质量总受到相等引力作用。1964年迪克等人对厄阜实验作了改进，又将实验精度提高了两个数量级。

引力质量与惯性质量的等价性竟在如此高的精度上一致，实在令人感到惊奇。那么对于这非自然现象的偶然巧合有什么深刻的含义呢？这引起物理学家们的深思。爱因斯坦从这一等价性的基本事实出发，推广了他的狭义相对论，在1916年建立了广义相对论，从而带来了一系列基本概念的新发展，极大地丰富了人们对客观世界的认识，促成了许多新的科学思想和新的理论诞生。

虽然惯性质量与引力质量等价的实验验证目前已精确到10－12数量级，同时广义相对论也从理论上论证了两者之间的等价。但是否可以肯定地下结论说，惯性质量与引力质量就是一回事，因而不必再去区分它们呢？从目前的发展来看，下这样的结论恐怕为时过早。因为一方面实验的精确度受到测量仪器的限制；另一方面，广义相对论也只能被认为是相对真理。1961年狄克首先提出了由于物体自身的引力势能的存在，广义相对论的等效原理存在一个微小的偏差。1968年恼脱维脱进一步发展了这一理论并提出可用天体观察来验证的实验设想。狄克等人在1976年总结了六年来的天体实验观察，初步证实了这种偏差效应，目前正在继续探索中。因此，惯性质量与引力质量究竟在什么程度上保持等同，仍然是一个有待进一步探索的谜！